JPS62196043A - 電気接点 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えばテープレコーダー、ビデオテープレコ
ーダーなどのテープを駆動するために使用される小型モ
ータをはじめ、上下動接点、スライドスイッチ、リレー
、コネクターなどの電気接点に関するものである。

従来の技術 接点開閉回数の最も多い小型モータの例で説明すると、
一般に小型モータにおけるブラシは、太き（わけて二種
類ある。一つは、弾性を有する導電材料、例えば銅・ベ
リリウム銅・銅チタン合金・リン青銅・洋白の薄板材あ
るいは線材に貴金属合金（例えば、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ａｇ、Ｃｕ等及びそれらの合金）をクラツド化、又は薄
板材、線材の一部にスポット溶接の手段によって接合し
た構造であり、もう一つは、前に述べた薄板材あるいは
線材の一部に焼結カーボンブラシ（例えば、カーボン、
Ａｇカーボン、Ｃｕカーボン、ＡｇＣｕカーボン、及び
それらの材料にＳｉＣ，Ｍ。

ｓ２．ｐｂ、エポキシ系樹脂などを添加剤として配合し
たもの）を導電性接着剤、スポット溶接、あるいはカシ
メ方式などの手段によって形成されているが、これらの
ブラシを有する小型モータにおいては、コミュテータ回
転時に、ブラシしゅう動部が不必要に振動し、これによ
ってブラシしゅう動部のコミュテータ・セグメントに対
する接触面に異常な溶着が生じる・ことと、火花発生に
伴う黒化物（カーボン及びブラシとコミュテータ・セグ
メント間で生ずるしゅう動摩耗粉が混じり合ったもの）
と言われる異常現象を促進する異物が生成されることが
しばしば起こり問題となる。小型モータのブラシの一例
として、コミュテータ・セグメントにしゅう接するブラ
シしゅう動部がモータケースの蓋などに設けられた支持
手段により支持されているブラシ基部と一体に成形され
たものがある。その種のブラシとコミュテータ・セグメ
ントとの接触状態を第４図に示す。

第４図において、ブラシ支持手段１に支持されたブラシ
基部２から、折り曲げられたブラシしゅう動部３が伸び
ている。このブラシ基部２、ブラシしゅう動部それ自体
が弾性を有しコミュテータ・セグメント４に押圧された
状態で接触している。そして、この押圧力は、ブラシ基
部２とブラシしゅう動部３との折り曲げ角を適当に選ぶ
ことによって、必要な値にすることができる。また、コ
ミュテータ・セグメント４は、整流子基台５を介してモ
ータ回転軸６に固定され、モータの回転とともに回転す
る。

発明が解決しようとする問題点 このように、しゅう接するコミュテータ・セグメント４
とブラシしゅう動部３からは、整流時及び、接触点の断
続により電気火花が発生し、この電気火花の発生に伴っ
て電気ノイズや、コミュテータ・セグメント４、ブラシ
しゅう動部３に消耗や溶着が発生するなど、不都合な状
態が生じる。

例えば、コミュテータ・セグメント４と接触し始める位
置及び離れる位置（第４図のａ部）に溶着が生じると、
この溶着物がコミュテータ・セグメント４の表面を擦過
して損傷を与え、さらにこの擦過によって生じた切屑が
、互いに隣り合うコミュテータ・セグメント４の間のギ
ャップ部（第４図のｂ部）に溜まり、そのためにコミュ
テータ・セグメント相互間が導通され回転不安定になる
。又例えば、消耗によりコミュテータ・セグメント表面
の面粗度が粗くなると、ブラシの振動の原因となり、電
気火花の発生を助長し、更に消耗を進行し、異常摩耗な
どの原因となったり、電気ノイズや整流位置のズレなど
モータの性能そのものを低下してしまう。

なお、前記ブラシしゅう動部３とコミュテータ・セグメ
ント４との接触面ａにおいて最もよく電気火花が発生す
る。もちろんしゅう接するコミュテータ・セグメント４
とブラシしゅう動部３には、電気火花を原因としない機
械的な摩耗も生じるのはいうまでもない。

一般に、よく用いられるブラシしゅう動部３の材質は前
記のごとく貴金属合金あるいは焼結カーボンであり、コ
ミュテータ・セグメント４の材質は、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ
等の貴金属合金、例えばＡｇＣｕ、ＡｇＣｄ、ＡｇＣｕ
Ｃｄ、ＡｇＣｕＴｉなどからなる。特に貴金属ブラシと
の組み合わせでは、いずれも、表面エネルギーが高く両
者がほぼ同様の材質であることから、しゅう接面で擦過
傷が発生し易い不利な組み合わせである。また、焼結カ
ーボンブラシとの組み合わせにおいても、貴金属合金ブ
ラシと較べてしゅう動抵抗は小さくなるといえども、ブ
ラシを構成する配合材料中には、ＳｉＯ□などの不純物
が少なからず混入しており、擦過傷の危険性はあり、又
貴金属合金ブラシの場合と同様に貴金属合金のカーボン
の場合は、しゅう接面で擦過傷が発生し易い不利な組み
合わせになる。第５図（ａ）の例は、これらの欠点の原
因となっている電気火花を、抑制する機械的手段を有し
ていない構造を示す。即ちブラシしゅう動部３に振動減
衰対策を何等講じていないものは、ブラシしゅう動部の
振動が大きく、火花の発生が多くなり、溶着、消耗が起
こり易い。第５図（ｂ）の例は、ブラシしゅう動部３に
振動減衰対策を講じた構成を示す。即ちブラシしゅう動
部３に、防振ゴム９を粘着剤８で貼り付けたものであり
、常温においては振動吸収がよく、火花の発生をおさえ
ることができる。しかし、使用上限温度の６０℃近（に
おいては粘着剤の粘性が著しく低下し、防振ゴム９のし
ゅう動部３との接着力が減少し、振動吸収能力が低下し
て火花の発生が多（なり、寿命の長い品質の優れたもの
は得難くなる。さらに第５図（ｃ）は、第５図（ｂ）と
同様にブラシしゅう動部３に振動減衰対策を講じた構造
の別の例を示す。即ちブラシしゅう動部３に防振シート
１２を基材１０の両面に粘着剤８を塗布した構成の接着
材１１で貼り付けたものであり、上記第５図（ｂ）の例
と比較すると、高温での粘着剤の粘性の低下が、ある程
度抑えられるものの不充分であり、高温での長寿命、高
品質を満足することは出来ない。

なお、この機器の使用雰囲気温度は、−１０℃〜＋６０
℃で使用するものが多い。

本発明は、開閉接点構造の上下動スイッチ、リレー、あ
るいは、モータのブラシ・コミュテータ間、小型モータ
同様しゅう動接点構造を持つスライドスイッチ、コネク
ターなどの電気接点寿命の短縮を防止するものである。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決するために、本発明は開閉接点構造の
上下動スイッチ、リレー、あるいは、しゅう動接点構造
のスライドスイッチ、コネクターなどの電気接点の接点
近傍の雰囲気が２−メチル−２，４−ペンタンジオール
と１，４−ブタンジオールを混合したもの（以下本発明
の薬品と略す）の雰囲気となるよう構成したものである
。

作用 作用について小型モータの例で説明する。

これまでの文献や実験などでブラシしゅう動部とコミュ
テータ・セグメントの溶着し易い状態、あるいは溶着や
異常摩耗や導通不良の起こり易い状態が解明されつつあ
る。異常の起こり易い状態は、ブラシしゅう動部とコミ
ュテータ・セグメントがしゅう動する部位の雰囲気か、
またはコミュテータ・セグメント自体に不飽和環状炭化
水素が存在したり、吸着したりしている場合である。こ
のとき黒化物（分解生成物、又はメカノケミカル反応で
出来た重合物であるカーボン様のもの、およびブラシと
コミュテータ・セグメント間で生ずるしゅう動摩耗粉が
混じり合ったもの）と言われる異常現象を促進する異物
が生成する。

この異物は、不飽和環状炭化水素がしゅう動部とコミュ
テータ・セグメント間のアークによって燃焼するとき、
単位体積当たりのカーボン量が多く不完全燃焼すること
と、またその分子構造に起因するものであるが、生成カ
ーボンの結合状態が密となるため、硬質のカーボンがで
きるためと思われる。

また不飽和環状炭化水素以外の炭化水素の雰囲気、およ
びコミュテータ・セグメントへの吸着では、その分子構
造に起因するものであるが、生成するカーボンは軟質の
ものとなり、異常現象につながらぬ事が解明されている
。これらの現象をもとにして、微量の炭化水素の吸着し
たコミュテータ・セグメントを用いて長期間の運転実験
を行った。この実験で、 １）高温・低湿の場合のコミュテータ・セグメントに異
常摩耗の発生する確率が高い。

２）コミュテータ・セグメントに１０μｇ程度の不飽和
環状炭化水素の吸着がある場合、コミュテータ・セグメ
ントの異常が緩和され、小型モータの長寿命化がはかれ
る。（ただし、継続的に不飽和環状炭化水素の補給がな
い場合のデータである。）結果が得られた。

そこで、本発明の薬品を用いると、スチレンモノマーや
トルエンなどの不飽和環状炭化水素と異なりその分子構
造の中に酸素を有しているためによく燃焼し、異常現象
の一つである硬質の黒化物生成に対して最も遠い存在と
なり、カーボン生成があっても極めて軟質のものとなり
ブラシしゅう動部とコミュテータ・セグメントのしゅう
動抵抗を減することが出来る。

また、異常現象の発生する確率の高い高温・低湿におい
ても本発明の薬品の成分の各々の分圧に相当する蒸気圧
にみあった適当な雰囲気がケース内にえられることと、
本発明が各々有する水酸基により金属表面に強力に吸着
するので充分な効果を得ることが出来る。　また、本発
明の薬品を配する電気接点は、空気の流通の少ないほぼ
密閉に近い構造であるか、その電気接点が組み込まれる
機器そのものが空気の流通の少ない構造のものが好結果
が得られる。

本発明の薬品は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ、等及びその
合金の触媒作用の強い材料を用いた例えば、コミュテー
タ・セグメントおよびブラシは勿論のこと、Ｃｕなどで
出来たブラシ、焼結カーボンブラシの表面、およびそれ
以外のモータを構成する金属部品の表面へも吸着し、表
面へ反応性の高いガス（スチレンモノマー、トルエン等
）が付着することを防止する。これは、本発明の薬品が
、例えばスチレンモノマー、トルエン等のファンデアワ
ールスの引力より吸着する有機ガスに比べて水素結合を
作り強力に吸着するためである。本発明の薬品の物質名
とその性状は、 分子式＝２−メチルー２．４−ペンタンジオール　　　
　　Ｃ６１１□（Ｏｌｌ）Ｚ ｌ、４−ブタンジオール Ｃｔｔｌ　ｅ　（Ｏｌｌ）　ｚ の混合物で吸水率：８％（４０℃・９０％ＲＨ・１気圧
）のものである。

前述の本発明の薬品は、小型モータにおいてはブラシ、
コミュテータ・セグメント表面へ吸着し、単分子膜を形
成するため、潤滑性も極めて向上し、接触部分の摩耗も
著しく減少する。

また開閉接点構造の上下動スイッチ、リレー、あるいは
、しゅう動接点構造のスライドスイッチ、コネクターな
どの電気接点においても同様の効果を発揮する。

実施例 第１図、第２図および第３図は、それぞれ本発明を小型
モータに用いた際の一実施例を示したものである。ここ
で第４図のものと同一名称部分には同一符号を付しであ
る。図において、７は軸受メタル、１３はブラシ、１４
はブラシなどを保持するブラケット、１５はモータケー
ス下、１６は本発明の薬品を含浸させたフェルト、１７
はロータコア１８に巻装したマグネットワイヤー、１９
はモータケース２０の内面に固着したフィールドマグネ
ットである。第１図の実施例ではフェルト１６はブラケ
ット１４上のブラシしゅう動部３の近傍に配置されてお
り、また第２図の実施例ではブラシ基部２上にフェルト
１６を取り付けてあり、第３図の実施例ではブラシ１３
から離れたケース２０に装備している。

また、いずれの実施例も、ケース内の雰囲気が本発明の
薬品による蒸気雰囲気になりブラシおよびコミュテータ
・セグメント表面に本発明の薬品が吸着する事を目的と
したものである。

次に示す比較例と実施例について実験を行った比較例１
）従来品 比較例２）スチレンモノマー雰囲気中でのテスト品 比較例３）トルエン雰囲気中でのテスト品実施例１）本
発明の本発明を１：１で混合したちのの雰囲気中でのテ
スト品 なお、本発明の薬品の成分に多少の不純物があっでも、
本発明の薬品は、著しい効果を発揮する。

テストの結果は次表の通りであった。

以下余白 テストに用いたモータを第３図で説明する。このモータ
は直流モータで、外径３０ｍｍ高さ２５ｍｍの大きさで
定格出力０．ＩＷ、試験時の運転条件は、４．２ＶＤＣ
，２５ｍＡである。

このモータの空隙にポリエステルフェルト１６をポリフ
ルオロエチレン液で洗浄し脱脂したものに、本発明の薬
品を含浸させたものを設置したものは、本発明の薬品が
徐々に蒸発し著しい効果を得ることが出来た。前記ポリ
エステルフェルト１６は、その繊維の太さとみかけ比重
を変えることによって蒸発スピードのコントロールが可
能である。前記ポリエステルフェルト１６のかわりに連
続発泡のプラスチックまたはゴムのスポンジを用いても
著しい効果を得ることが出来た。また焼結されたポーラ
スなフィールドマグネット１９に本発明の薬品を含浸さ
せたものは、０．１ないし０．３ｇの保持力があり著し
い効果を得ることが出来た。

また、ポリエチレンなどの気体透過性のフィルムまたは
ケースに封入し小型モータ内に設置したものも本発明の
薬品を保持する力があり著しい効果を得ることが出来た
。

また本発明の薬品は、 （１）２−メチル−２，４−ペンタンジオールが蒸発速
度が速いこと （２）１．４−ブタンジオールは蒸発速度が遅いが吸湿
性が大である。

という欠点を補い合う。そこでモータの使用される条件
に応じて１；４〜７；１までの混合比で用いるとすぐれ
た物性をしめす。１：４は吸湿性の限界を示し、７：１
は持続性の限界を示す。次にその蒸発速度を第６図に示
す。

条件は、雰囲気温度６０℃湿度５％。試料は１００ＣＣ
ビーカー中へ１０ｇｒ入れて行う。またビーカーにはモ
ータ使用条件に見合った開口率の蓋をする。

図中の（１）〜（５）は（２−メチル−２，４−ペンタ
ンジオール）：　　（１，４−ブタンジオール）の混合
比を示し、 （１）　　　０：１００ （２）　　　　　ｌ：　　　　　４ （３）　　　　　ｌ：　　　　　１ （４）　　　　　’７：　　　　　１ （５）１００：　　　０　　である。

第７図は本発明の薬品を用いた小型モータの整流波形で
ある。

（ａ）は６０℃、５％ＲＴＩ雰囲気中での従来品のテス
ト前の整流波形、３００時間テスト後の比較例１の整流
波形 （ｂ）は不飽和環状炭化水素スチレンモノマー雰囲気中
での６０℃、５％ＲＨ雰囲気テスト前の整流波形及び１
００時間テスト後の比較例２の整流波形 （ｃ）は不飽和環状炭化水素（トルエン）をコミュテー
タ・セグメント表面に約１０μｇ吸着させた場合におけ
る６０℃、５％ＲＨ雰囲気テスト前の整流波形及び３０
０時間テスト後の比較例３の整流波形 （ｄ）は本発明の薬品雰囲気における６０℃、５％雰囲
気テスト前の整流波形及び１５００時間テスト後の実施
例１の整流波形 発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば、下記の
効果を奏する。

１）本発明の薬品がしゅう動部表面へ吸着することによ
り、潤滑作用がはたらき、しゅう接面の異常摩耗や溶着
とそれによる擦過損傷を防止できる効果がある。

２）スチレンモノマーやトルエンなどのベンゼン環を有
する有機ガスがあっても、しゅう動部表面へ吸着した本
発明の薬品の皮膜で保護され、黒化物の生成も微少とな
り接点間の接触不良の発生を防止できる。また接触不良
を起こさないため、電気ノイズの発生も減少し、例えば
小型モータに用いた際には速度の安定化も図られ、結果
的には、１〜３０■程度の比較的低電圧用の小型モータ
が使用される機器のワウ・フラッタ−を低減する３）本
発明の薬品の潤滑作用により、例えば動作電圧：１〜３
０■、電流値：１００ｍＡ前後のマイクロモータを本発
明の薬品の雰囲気で運転すると、電流値が５〜１０％減
少し、省エネルギー化がはかれる。

４）本発明の薬品がしゅう動により発生する振動を抑え
るダンピング効果を有し、１〜１０％の機械雑音の減少
を可能とする。

５）本発明の薬品の吸湿性は、親水性を有する−０１−
１５と疎水性を有する一〇−Ｃ−（炭素結合部）のバラ
ンスが理想的であり４０℃・湿度９０％ＲＨの雰囲気中
でも吸水率は、２０％以下となり金属を腐食するほど湿
潤することなく潤滑効果の大きいものとなる。

６）本発明の薬品の吸湿性は、親水性を有する一ＯＨ基
と疎水性を有する一Ｃ−Ｃ−（炭素結合部）のバランス
が理想的であり、蒸発スピードの早い２−メチル−２，
４−ペンタンジオールが先ず効果を発揮し次に蒸発スピ
ードの遅い１．４−ブタンジオールが効果を発揮するた
め効果持続時間の長い優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明を小型モータに用
いた際の実施例の構成図、第３図は本発明の実施例のモ
ータの半断面図、第４図は一般的なブラシ、コミュテー
タの構成を示す図、第５図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従
来例のブラシしゅう動部の代表的構成を示す図、第６図
は本発明に用いる薬品の蒸発速度をしめず特性図、第７
図（ａ）〜（ｄ）は本発明の小型モータの整流波形を示
す図である。 ３・・・・・・コミュテータしゅう動部、４・旧・・コ
ミュテータ・セグメント、１６・・・・・・フェルト、
２０・・・・・・モータケース。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名２−−−ブ
ラシ１部 ３−一一ブラシＩ／史う動部 。１　図　　　　　　　　　　Ｉ４−一一ブラクット１
６−−−フエノレト 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 接点を内蔵したケース内に２−メチル−２，４−ペンタ
   ンジオールと１，４−ブタンジオールの混合物を配した
   ことを特徴とする電気接点。